(1)生物化學是由有機化學和生理學發展而來的。
至今仍與有機化學和生理學密切相關。了解生物分子的結構和性質並加以合成，是有機化學和生物化學的同壹課題；在分子水平上理解生理功能，顯然是生理學和生物化學的相同目的。從目前的趨勢來看，生理學正在用更多的生化方法和生化指標來解釋很多生理現象。
(2)微生物學和免疫學
生化知識和技術全部應用於研究病原微生物的代謝、病毒的化學性質和防控措施。就免疫學而言，體液免疫和細胞免疫都必須在分子水平闡明機制。最近，壹些生物化學家經常使用微生物，尤其是細菌作為研究材料。這樣，壹方面在動物身上得到的結果可以得到驗證，另壹方面由於細菌繁殖生長極快，為在分子水平上研究遺傳提供了有利條件；於是生化遺傳學應運而生，又稱分子遺傳學，進而衍生出基因工程。不難看出生物化學與微生物學、免疫學和遺傳學的關系有多密切。
(3)生物物理學是由生物化學發展而來的。
物理學的理論和方法主要應用於研究生物體內各種生物分子的性質和結構，能量的轉化，以及生物體內發生的壹些過程，如生物發電和發光。生物物理學和生物化學總是相輔相成的。隨著量子化學的發展，未來生物體內的化學反應機理，尤其是酶促反應機理，必須用生物分子和藥劑分子中電子結構的變化來解釋。
(4)現代藥理學往往以酶的活性、激素的作用和代謝的方式為基礎，於是出現了生化藥理學和分子藥理學。病理生理學也註重運用生物化學的原理和方法來研究生理功能的失衡和代謝途徑的紊亂。甚至組織學、病理解剖學、寄生蟲學等學科也開始應用生化知識和方法來探索和解決自己的問題。在這些學科的名稱之前，現在用“分子”這個詞來證明這壹點。
(5)生物化學被稱為醫學學科的基礎，自然被廣泛應用於醫藥衛生的各個學科。事實也是如此。臨床醫學和保健，在分子水平上，探究病因，做出判斷，尋求防治，增進健康，都需要運用生化知識和技術。鐮狀細胞性貧血已被證明是血紅蛋白β鏈n第六末端的谷氨酸被纈氨酸取代的結果，關於許多疾病的預防和治療，免疫化學無疑是醫學工作者所熟悉的預防、治療和診斷的重要手段。腫瘤的治療，無論是放療還是化療，都是使腫瘤細胞中的重要生物分子，如DNA、RNA、蛋白質等，改變或破壞其結構或抑制其生物合成。放射療法主要作用於DNA。抗腫瘤藥物，如抗代謝藥、烷化劑、有絲分裂抑制劑和抗生素，有些在DNA生物合成中起作用，有些在RNA生物合成中起作用，有些在蛋白質生物合成中起作用。當然，也不能排除某些藥物可以抑制壹個以上的生物合成過程。只要這三個生物分子中的任何壹個生物合成受阻，腫瘤細胞都會受到不同程度的打擊，最致命的是破壞DNA的生物合成。至於生化方法和指標作為診斷手段，最廣為人知的是血丙氨酸氨基轉移酶在診斷莫羅肝炎中的作用。總之，生物化學在臨床醫學和醫療保健中的應用是有很多例子的。
(1)物質成分和生物分子
生物體是由某些物質成分按照嚴格的規則和方式組織起來的。人體含水分約55-67%，蛋白質15-18%，脂類10-15%，無機鹽3-4%，糖類1-2%。由此分析，人體除水和無機鹽外，主要由蛋白質、脂類和糖類組成。其實除了這三類，還有核酸和多種具有生物活性的小分子化合物，如維生素、激素、氨基酸及其衍生物、肽、核苷酸等。從分子類型來看，比較復雜。以蛋白質為例。據估計，人體內有超過65，438+000，000個蛋白質分子。這些蛋白質分子中很少有與其他生物相同的。每壹種生物都有自己獨特的蛋白質；它們都是大而復雜的分子。其他大而復雜的分子，以及核酸、糖類、脂類等；它們的分子種類沒有蛋白質中的多，但也相當可觀。這些大而復雜的分子被稱為“生物分子”。生物不僅由各種生物分子組成，還由各種具有生物活性的小分子組成，由此可見生物在組成上的多樣性和復雜性。
大而復雜的生物分子在體內也可以降解到非常簡單的程度。生物分子水解時，可以找到其基本單位，如蛋白質中的氨基酸、核酸中的核苷酸、脂類中的脂肪酸、糖類中的單糖等。這些小而簡單的分子可以被視為生物分子的構建模塊，或稱為“積木”。它們只有幾種，在每壹種生物中基本都是壹樣的。事實上，生物體內的生物分子只是通過價鍵由幾個積木連接而成。因為組成壹個生物分子的構件數量多，所以它的分子大；因為積木分子不止壹個，其排列順序可以多種多樣，所以由其形成的生物分子的結構當然是復雜的。而且有些生物分子在不同的情況下有不同的三維結構。生物分子有很多種。據估計，自然界約130萬種生物中，蛋白質約有1010 ~ 1012種，核酸約有1010種。它們都是由壹些積木組成的。在生物的新陳代謝中，積木按照壹定的組織規則相互連接，逐漸形成生物分子、亞細胞結構、細胞組織或器官，最終在神經和體液的溝通和接觸下形成壹個有生命的整體。
(2)物質代謝
生物體內有很多化學反應，都是按照壹定的規律繼續進行的。如果其中壹個反應進行的過多或過少，就會出現異常，甚至是疾病。壹旦這些反應停止，生命也就結束了。
生物體內參與各種化學反應的分子和離子不僅包括生物分子，還包括越來越多的小分子和離子。有人認為，沒有小分子和離子的參與，不能移動或移動不便的生物分子就不能產生各種危及生命的生化反應。如果沒有二磷酸腺苷(ADP)和三磷酸腺苷(ATP)等小分子作為能量接受、儲存、運輸和供應的媒介，體內分解代謝釋放的能量就會作為熱量散失和浪費，使壹切生理活動和合成代謝都無法進行。此外，如果沒有Mg2+、Mn2+、Ca2+和K+等離子體的存在，體內的許多化學反應就不會發生。通過各種化學反應，生物可以轉化、吸收和利用環境中的物質(營養物質)和能量。營養物質進入體內後，總會和體內原有的混合在壹起，參與化學反應。在合成反應中，作為原料，體內各種結構可以生長、發育、修復、替換、繁殖。在分解反應中，主要用作能量的物質通過生物氧化釋放出生命活動所需的能量，同時產生廢物，通過各種排泄渠道排出體外，回到環境中。這是生物與其外界環境的物質交換過程，壹般稱為物質代謝或新陳代謝。據估計，人的壹生中(以60歲計算)，通過物質代謝與外界環境交換的物質約相當於60000kg水，10000kg糖，1600kg蛋白質，1000kg脂質。
(3)物質代謝的調控
物質代謝的調控是生物體維持生命的壹個重要方面。物質代謝中的大多數化學反應都是由細胞中的酶來促進的，它們具有高度的自動調控能力。這是生物的重要特征之壹。在壹個小小的活細胞中，近2000種酶同時催化著不同代謝中的獨特化學反應。這些化學反應互不幹擾，互不幹擾，正以驚人的速度有條不紊地進行著，而且還相互配合。因此，合成代謝和分解代謝總是恰到好處地同時進行。以蛋白質為例。即使有很多卓有成就的化學家，在設備完善的實驗室裏，用人工合成的方法合成壹種蛋白質，也需要幾個月甚至幾年的時間。然而，在壹個活細胞中，在37℃和接近中性的環境下，短短幾秒鐘就可以合成壹個蛋白質分子，而且有上百個不同的蛋白質分子，幾乎就像在同壹個反應瓶中，同時在合成，合成的速度和數量正好符合生物體的需要。這說明生物體內的物質代謝必須有完善的安排和調控體系。根據現有的知識，酶的嚴格特異性、多酶系統和酶分布區域化的存在，可能是不同的代謝可以在壹個細胞內同時有序進行的解釋。在調控方面，在動物中，除了神經體液之外，底物的供應和運輸、產物的需求和反饋抑制、基因對酶合成的調控、酶活性對酶結構變化的影響以及輔助因子的豐富和缺乏等因素也是不可忽視的。
(4)結構和功能
有機體的每個部分都有其特殊的生理功能。從生物化學的角度來看，需要深入探索細胞和亞細胞的結構以及生物分子的功能。功能來源於結構。想要了解細胞的功能，首先要了解它們的亞細胞結構；同樣，要知道壹個亞細胞結構的功能，我們必須先了解組成它的生物分子。關於生物分子的結構和功能之間的密切關系的知識很少。例如，細胞中有許多帶有生物催化劑的蛋白酶；它們的催化活性與其分子活性中心的結構密切相關，其特異性與其底物的結構密切相關。在某些情況下，變構酶的活性也與它催化的代謝途徑的終產物的結構有關。再比如，細胞核中脫氧核糖核酸的結構與其在遺傳中的作用密切相關；簡而言之，DNA中核苷酸序列的不同表現為不同的遺傳信息，實際上就是不同的基因。生物化學這幾年在這個領域發展很快，有人把這部分叫做分子生物學。
在生物化學中，對結構與功能關系的研究才剛剛開始；有許多問題需要大力研究，其中最重要的是亞細胞結構中生物分子的結合，相似細胞的相互識別，細胞接觸的抑制，細胞間的粘附，抗原性，抗原與抗體的相互作用，激素，神經遞質和藥物的受體。
(5)生殖和遺傳
生物區別於無生命物體的另壹個突出特征是其繁殖能力和遺傳特征。所有生物都可以自我復制；復制品和原作幾乎壹樣，可以代代相傳，這是生物的遺傳特性。遺傳的特點是忠誠和穩定。30多年前，對遺傳的認識還不夠深入。基因只是壹個神秘的名詞。近年來，隨著生物化學的發展，已經證明基因只是DNA分子中核苷酸殘基的各種排列。現在測量DNA分子的結構並不難，遺傳信息就可以知道了。遺傳信息傳遞過程中的各種核糖核酸也基本搞清楚了，不僅可以在分子水平上研究遺傳，還可能改變遺傳，從而衍生出基因工程。如果能夠把需要的基因提出來或者合成出來，然後轉移到合適的生物體內，改變和控制遺傳，這不僅可以緩解人的壹些疾病，還可以改善動植物的品種，甚至可以讓壹些生物，特別是微生物更好地為人類服務。可以預見，這種發展將在不久的將來對人類的幸福做出巨大貢獻。
生物化學是壹門相對年輕的學科，大約始於160年前的歐洲，並逐漸發展起來。直到1903才引入“生物化學”壹詞，成為壹門獨立的學科，但在中國，其發展可以追溯到古代。中國古代的勞動人民在飲食、營養、醫藥、醫藥方面有很多創造和發明。生物化學的發展可分為三個階段:敘事生物化學、動態生物化學和功能生物化學。
(1)描述生化階段
1.飲食:公元前21世紀，中國人已經可以釀酒了。相傳夏時，夷狄釀酒，禹飲之，故須以屈為酒。因此，曲被稱為酵母，也稱為酶，是促進糧食的主要成分澱粉轉化為酒的介質。目前，我國生物化學家把促進生物體內化學反應的介質(即生物催化劑)統稱為酶。根據李周的記載，在公元前12世紀之前，麥芽糖就已經制備出來了，麥芽糖是大麥麥芽中的澱粉酶水解谷物中澱粉的產物。李周稱之為五味之壹。不僅如此，同時酒還可以發酵成醋。醋也是五味之壹。李周有五種描述。可見，在中國古代，酶這種生物體內非常重要的生物活性物質是作為食品生產加工的工具來使用的。這顯然是酶學的萌芽時期。
2.營養:《黃帝內經蘇文》藏氣篇記載“五谷為養，五畜為益，五果為助，五菜為補”，將食物分為四類，以“養”、“益”、“助”、“補”表示其營養價值。這也是現代營養學中配制完全膳食的壹個很好的原則。谷類含澱粉較多，蛋白質也多，適合作為人體主食，是生長發育和養生最重要的食物。動物性食物含蛋白質，優質豐富，但含脂肪較多，不宜過量食用。可用於提高谷類主食的營養價值，有益健康。果蔬富含無機鹽和維生素，屬於粗纖維，有利於食物消化和廢物排出。如果飲食中可以輔以水果，蔬菜的豐富顯然是營養上無可爭議的完整飲食。早在周秦時期就有食療的應用，唐代出現了專門的書籍。於鄂(公元7世紀)寫了《藥膳食療本草》(約公元8世紀)和贊因(約公元8世紀)寫了《食醫精要》，這是中國最早的食療書籍。宋代(公元前12世紀)的《生肌通誌》闡述了食物處理的原理。元代胡思慧(公元14世紀)針對不同的疾病提出了適用的食物及其烹飪方法，並編成《吃食》。可以看出，中國古代的醫學工作者試圖應用營養學的原理來治療疾病。
3.醫學:中國古代也治療壹些營養缺乏癥。比如地方性甲狀腺腫，古代稱為“癭病”，主要是飲食缺碘引起的。海藻、紫菜和其他富含碘的海產品可用於預防和治療。公元4世紀，葛洪的《肘後百方》壹書中就有用海藻酒治療疥瘡的方法。王堂道(公元8世紀)的《外臺秘笈》載有36種治療方劑，其中27種為含碘植物。在歐洲，直到公元1170年才開始用海藻和海綿的灰來治療這種疾病。小檗是壹種缺乏維生素B1的疾病。孫思邈(AD 581 ~ 682)早有詳細研究，認為是食米地區的壹種疾病，分為“腫”、“不腫”、“腳氣入心”三種，可用含維生素B1的車前子、防風、杏仁、黃豆、檳榔等治療。白酒大曲和中藥神曲(可生吃)富含維生素B1，並有水解糖類的酶，可用於補充維生素B1的不足，常用於治療胃腸疾病。夜盲癥，古稱“雀形目”，是壹種缺乏維生素a的疾病，孫思邈最早用富含維生素a的豬肝治療，我國最早的眼科專著《龍牧論》記載了用蒼術、地膚子、細辛、決明子治療雀。這些藥物都是含有維生素a原的植物。
中國最早研究藥物的人，據說是神農。神衣，也被後世稱為炎帝，是第壹部治療人的疾病的方劑書。《越絕書》中有神農嘗百草的記載。從那時起，中國人開始用天然產品治療疾病，如羊內金(包括甲狀腺的頭部肌肉)治療甲狀腺腫，紫河車作為滋補品，蟾酥(蟾蜍皮膚疣的分泌物)治療外傷，羚羊角治療中風，雞內金治療遺尿，消化和健胃。最值得註意的是秋石。秋石是壹種從男性尿液中沈澱出來的物質，用於治療病人。它的制備確實是最早的從尿液中分離類固醇激素的方法，其原理與現代相當。現代的方法是由溫道斯等人在20世紀30年代發明的，而中國的方法則來自於沈括165438+20世紀寫的《沈村鐘梁芳》，至今仍見於蘇神梁芳。其詳細制備方法在《本草綱目》中也有記載，可概括為用皂角汁從男性尿液中沈澱出類固醇激素，主要是睪酮，反復熬制而成結晶，命名為秋石。皂莢汁中含有皂角苷，皂角苷常用作提取甾醇的試劑。從這個角度來看，人類從10世紀開始使用動物制品來調節生理功能和治療疾病，其實就是內分泌學的萌芽。
明代李時珍(公元1522 ~ 1596)寫了《本草綱目》。每52卷包含1800多種藥物，其中包括63種魚類，123種哺乳動物，100多種昆蟲和77種鳥類。書中還詳細介紹了人體的代謝產物、分泌物和排泄物，如人黃(即糞便)、尿結石(即尿液)、乳汁、月子水、血液和精液等。這部傑作不僅整合了醫學的成就，也為生物化學的發展做出了貢獻。
這樣，中國在古代對生物化學的發展做出了壹些貢獻。但由於封建王朝對儒家經典的推崇和對科學異端的排斥，歐洲在現代生物化學的發展中處於領先地位。18世紀中期，舍勒研究了物體(植物和動物)的各種組織的化學成分，壹般認為這是奠定現代生物化學基礎的工作。隨後，拉瓦錫在1785中證明，在呼吸過程中，吸入的氧氣被消耗，呼出的二氧化碳被釋放，同時釋放出熱能，這意味著呼吸過程中含有氧化，這是生物氧化和能量代謝研究的開始。然後在消化的基礎上，博蒙特(1833)和伯納德(1877)，巴斯德(1822 ~ 1895)，李比希(1803 ~ 65438+)在1828，韋勒在實驗室裏把氰酸銨轉化成尿素。氰酸銨是壹種常見的無機化合物，尿素是哺乳動物尿液中氮代謝的主要產物。合成尿素的成功不僅為有機化學掃清了障礙，也為生物化學的發展開辟了廣闊的道路。從那時起直到20世紀初，對生物體內物質的研究，如脂類、糖類和氨基酸，核質和核酸的發現，肽的合成等。，而更有意義的是Buchner在1897年制備的無細胞酵母抽提物，成功地催化了糖發酵，開辟了發酵過程的化學研究途徑，奠定了酶學基礎。9年後，哈登和楊發現了發酵輔酶的存在，進壹步推動了酶學的發展。
以上中國古代和歐洲的發明和發現，都可以看作是生物化學的萌芽時期。雖然對生物體內的化學過程有壹些發現和研究，但總的來說，主要是對生物的組成成分和生物的分泌物、排泄物進行分析和研究，所以這個時期可以看作是壹個敘事性的生化階段。
(2)動態生化階段
20世紀以來，生物化學進入了壹個蓬勃發展的時期。在營養方面，我們研究了人體對蛋白質的需要和要求，發現了必需氨基酸、必需脂肪酸、多種維生素和壹些不可缺少的微量元素。在內分泌學中，發現了各種激素。許多維生素和激素不僅被提純，而且被合成。酶學方面，Sumner從1926中分離出脲酶並成功結晶。然後，胃蛋白酶和胰蛋白酶相繼結晶。這樣就肯定了酶的蛋白質性質，可以詳細了解其性質和功能，便於促進體內代謝的研究。在此期間，我國生物化學家吳憲創立了血液分析中的血液濾液制備和血糖測定方法，至今仍被人們采用；在蛋白質的研究中，提出了蛋白質的變性理論。在免疫化學中，首先通過定量分析研究抗原抗體反應的機理；在營養學方面，比較了肉食和素食的營養價值，發現由於飲食中營養物質的價值和豐富程度不同，可以改變動物的消化道。與肉食者相比，素食者的胃略大，腸道更長。此後，生物化學家逐漸掌握了壹些先進的手段，如放射性核素示蹤，可以深入探索生物體內各種物質的化學變化，因此對各種物質的代謝途徑和三羧酸循環這壹中心環節有了壹定的了解。第二次世界大戰後，特別是20世紀50年代以來，生物化學的進步突飛猛進。體內各種主要物質的代謝途徑已經基本了解，所以這個時期可以看作是壹個動態的生化階段。
(三)功能生化階段
近20年來，除了用於代謝途徑研究的放射性核素示蹤法之外，還建立了許多先進的技術和方法。例如，在各種化合物的分離和鑒定中，有各種靈敏而特異的電泳方法和色譜方法，以及特別適用於生物大分子分離的超速離心方法；當確定物質的化學組成時，可以使用自動分析儀，例如氨基酸自動分析儀。甚至在測定蛋白質分子中氨基酸的序列時，也有自動序列分析儀可用。還有很多現代物理方法和儀器(如紅外、紫外、X射線等儀器)來測定生物分子的性質和結構。知道生物分子的結構後，就有可能了解其功能，也有可能人工合成。1965年，我國生物化學家和有機化學家首次合成了具有生物活性的胰島素，拓寬了人工合成生物分子的途徑。此外，生物化學家常以人工培養的細胞和快速繁殖的細菌為研究材料，利用現代先進手段，不僅了解糖、脂質和蛋白質的分解代謝途徑，還了解糖、脂質、蛋白質、核酸、膽固醇、部分固醇激素和血紅素的生物合成。不僅是壹些具有生物活性的重要蛋白質的結構(包括壹級、二級、三級和四級結構)，特別是壹些酶的活性位點，還包括壹些脫氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)的結構，從而決定了它們在蛋白質生物合成和遺傳中的作用。體內各種器官組織的成分都有其特殊的功能，功能來自於各種成分的分子結構；具有特殊功能的器官和組織無疑是由具有特殊結構的生物分子組成的。探索結構與功能的關系是現階段的任務。因此，可以認為生物化學已經進入了功能生物化學階段。